一种三维柔性导体的制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种三维柔性导体的制备方法，涉及电子器件制备技术领域。该方法包括：将三维柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三维柔性基底材料表面进行接枝改性，将干燥后的三维柔性基底材料浸泡于催化剂溶剂中10～30min，并进行吸附处理，使三维柔性基底材料表面吸附催化剂，将吸附有催化剂的三维柔性基底材料置于用于化学镀的溶液中，使三维柔性基底材料表面镀有金属镀层，以形成三维柔性导体。通过接枝和化学镀的方式，在三维柔性基底表面形成结合力很好的金属薄膜层，制备得到的柔性导体机械性能和导电性都有了很大的提高。此外，使用的原材料廉价易得，制备过程简单易行，适用于大规模的产业化。

A Fabrication Method of Three-Dimensional Flexible Conductor

【技术实现步骤摘要】
一种三维柔性导体的制备方法
本专利技术属于电子器件制备
，尤其涉及一种三维柔性导体的制备方法。
技术介绍
柔性电子是近年来兴起的一项颠覆性技术，在医疗传感器、柔性显示屏、电子皮肤、柔性储能器件以及可穿戴电子设备等方面具有非常广阔的应用前景。柔性电子器件与传统的电子设备的区别在于在不同程度的机械变形的情况下，如弯曲、折叠、拉伸、压缩以及扭曲，该柔性电子器件仍然可以正常使用。目前，构筑柔性电子器件的关键之一是制备具有高机械稳定性、长寿命、高导电性的电极材料。三维柔性导体由于其在高机械形变下稳定的导电能力引起了研究人员的高度重视。目前，制备三维柔性导体的方法主要有三种。第一种是直接构筑三维导电材料结构，例如三维石墨烯泡沫、三维金属泡沫、石墨烯气凝胶和三维碳纳米管海绵等。其中，三维石墨烯泡沫的制备方法包括：a.自组装法,即以氧化石墨烯溶液为原料再添加定量的抗坏血酸、氢碘酸、乙二胺、亚硫酸氢钠、硫化钠等合适的还原剂后在一定温度下氧化还原自组装成三维网络结构的石墨烯泡沫。b.模板法，主要分为三步，首先是将模板浸泡在原材料中并混合均匀，然后通过反应使目标产物在模板上成核生长，最后通过移除模板得到产物。其中，模板采用多孔结构的金属或泡沫镍，采用多孔结构金属不仅可以作为模板，还可以起到催化的作用。常用碳源包括乙炔、乙醇和甲烷，反应温度较高一般在900℃以上，在反应中碳源分解并在金属模板上形成结构和形貌相同的三维石墨烯泡沫。三维金属泡沫的制备方法主要包括：a浇注法；b沉积法；c粉末冶金法；d颗粒渗流法和e搅拌摩擦焊。石墨烯气凝胶的制备方法主要是冰模板法，即将氧化石墨烯(GO)溶液冰冻，在冰晶的生长过程使GO片层定向规律排布，再冷冻干燥得到氧化石墨烯三维结构，最后热处理还原得到石墨烯气凝胶。三维碳纳米管海绵得制备主要是依靠化学气相沉积(CVD)模板法。第二种是在三维多孔不导电材料中灌入导电材料，例如石墨烯、碳纳米管、金属纳米线、以及液态金属等。该方法主要是在三维导体基底，如聚氨酯海绵、密胺海绵、聚酰亚胺海绵或聚二甲基硅氧烷海绵上，通过直接浸蘸，注入，等方式，实现材料的导电。第三种是在三维多孔材料的表面制备一层导电材料，如金属。该方法主要有两种：a是在不导电的三维多孔材料上，例如聚氨酯海绵、密胺海绵、或聚二甲基硅氧烷海绵上，通过化学镀的方式，制备三维基底。b是在在石墨烯泡沫、石墨烯海绵，石墨烯气凝胶，三维碳纳米管海绵等三维导电基底上，通过电镀或电沉积等方式，制备三维复合导电材料。以上三维柔性导体的制备方法不足之处在于：上述方法制备得到的三维柔性导体的高导电性与机械稳定性较差，制备过程复杂，制备得到的三维柔性导体的使用寿命短，不适合大规模产业化。
技术实现思路
本专利技术提供一种三维柔性导体的制备方法，旨在解决现有的方法制备得到的三维柔性导体的高导电性与机械稳定性较差，制备过程复杂，制备得到的三维柔性导体的使用寿命短，不适合大规模产业化的问题。本专利技术提供一种三维柔性导体的制备方法，该方法包括：将三维柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三维柔性基底材料表面进行接枝改性；将干燥后的三维柔性基底材料浸泡于催化剂溶剂中10～30min，并进行吸附处理，使三维柔性基底材料表面吸附催化剂；将吸附有催化剂的三维柔性基底材料置于用于化学镀的溶液中，使三维柔性基底材料表面镀有金属镀层，以形成三维柔性导体。本专利技术提供的一种三维柔性导体的制备方法，通过接枝和化学镀的方式，在三维柔性基底表面形成结合力很好的金属薄膜层，从而形成三维柔性导体。制备得到的柔性导体机械性能和导电性都有了很大的提高。此外，使用的原材料廉价易得，制备过程简单易行，适用于大规模的产业化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。图1是本专利技术实施例1、实施例4和实施例7制备得到的三维柔性导体示意图；图2是本专利技术实施例1制备得到的镀有铜层的三维柔性导体示意图。具体实施方式本专利技术提供一种三维柔性导体的制备方法，该方法包括：步骤一、将三维柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三维柔性基底材料表面进行接枝改性；步骤二、将干燥后的三维柔性基底材料浸泡于催化剂溶剂中10～30min，并进行吸附处理，使三维柔性基底材料表面吸附催化剂；步骤三、将吸附有催化剂的三维柔性基底材料置于用于化学镀的溶液中，使三维柔性基底材料表面镀有金属镀层，以形成三维柔性导体。本专利技术提供的一种三维柔性导体的制备方法，通过接枝和化学镀的方式，在三维柔性基底表面形成结合力很好的金属薄膜层，制备得到的柔性导体机械性能和导电性都有了很大的提高。此外，使用的原材料廉价易得，制备过程简单易行，适用于大规模的产业化。具体地，步骤一中，三维柔性基底材料为聚氨酯海绵(PU)、密胺海绵、聚酰亚胺(PI)海绵或聚二甲基硅氧烷海绵(PDMS)中的任意一种。在实际应用中可以按照具体要求将三维柔性基底裁剪为适合的尺寸。用于接枝改性的聚合物溶液为多巴胺溶液、巯基丙基三甲氧基硅烷溶液、乙基三甲基氯化铵溶液、聚丙烯酸溶液、聚[2-(甲基丙烯酰氧)乙基三甲基氯化铵]溶液、聚甲基丙烯酰氯乙基磷酸溶液、聚4-乙烯基吡啶溶液、聚2-乙烯基吡啶溶液、聚丙烯酰胺溶液、聚(乙烯基吡咯烷酮)溶液、聚丙烯腈溶液、γ—氨丙基三乙氧基硅烷溶液，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液，N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶液，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶液，乙烯基三乙氧基硅烷溶液，乙烯基三甲氧基溶液、硅烷溶液，γ—巯丙基三甲氧基硅烷溶液，苯胺甲基三乙氧基硅烷溶液，苯胺甲基三甲氧基硅烷溶液，γ-乙二胺基三乙氧基硅烷溶液或γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷溶液中的任意一种。在实际应用可以将上述物质溶于水或醇类物质中形成溶液。通过接枝改性，可以使三维柔性基底表面接枝改性聚合物的官能团，不仅可以与基底之间通过化学作用键合，而且能够更好的吸附催化剂离子。然而没有表面改性的基底，基底与催化剂之间的键合是物理作用，结合力不够强，镀层容易脱落，相较于没有催化改性的基底，本专利技术实施例的基底可以提高催化效率。可选地，在步骤一之前，对三维柔性基底依次使用丙酮、乙醇、去离子水超声至少30min，并用等离子体处理使基底表面会产生氢氧根官能团，为后续的催化剂的吸附和改性物质的吸附提供好的“平台”。具体地，步骤二中，选用的催化剂溶液为铜离子催化剂溶液、镍离子催化剂溶液、阴离子催化剂溶液或金离子催化剂溶液。其中，铜离子催化剂包括：硫酸铜，硝酸铜的水溶液；镍离子包括硫酸镍，硝酸镍的水溶液；银离子包括硝酸银的水溶液和水-乙醇-乙二醇溶液，其浓度为0.03-0.3mol/L。进一步地，对浸泡在催化剂溶液中的三维柔性基底进行吸附处理的方法具体为：置于真空烘箱中，并在80～100℃的条件下干燥；或置于等离子体机中，在空气气氛下等离子处理10～30min；或利用紫外光照射10～30min。通过吸附处理，可以使三维柔性基底材料表面吸附有催化剂，便于后续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维柔性导体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将三维柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三维柔性基底材料表面进行接枝改性；将干燥后的三维柔性基底材料浸泡于催化剂溶剂中10～30min，并进行吸附处理，使三维柔性基底材料表面吸附催化剂；将吸附有催化剂的三维柔性基底材料置于用于化学镀的溶液中，使三维柔性基底材料表面镀有金属镀层，以形成三维柔性导体。

【技术特征摘要】
1.一种三维柔性导体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将三维柔性基底材料浸泡于用于接枝改性的聚合物溶液中至少30min，干燥，使得三维柔性基底材料表面进行接枝改性；将干燥后的三维柔性基底材料浸泡于催化剂溶剂中10～30min，并进行吸附处理，使三维柔性基底材料表面吸附催化剂；将吸附有催化剂的三维柔性基底材料置于用于化学镀的溶液中，使三维柔性基底材料表面镀有金属镀层，以形成三维柔性导体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维柔性基底材料为聚氨酯海绵、密胺海绵、聚酰亚胺海绵或聚二甲基硅氧烷海绵中的任意一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对浸泡在催化剂溶液中的三维柔性基底进行吸附处理的方法具体为：置于真空烘箱中，并在80～100℃的条件下干燥；或置于等离子体机中，在空气气氛下进行等离子处理10～30min；或利用紫外光照射10～30min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于接枝改性的聚合物溶液为多巴胺溶液、巯基丙基三甲氧基硅烷溶液、乙基三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：符显珠，张福涛，徐璐，陈家辉，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44